Переробка лісонасіннєвої сировини та зберігання насіння
Глава 4. Переробка лісонасіннєвої сировини та зберігання насіння
4.1. Питання теорії переробки лісонасіннєвої сировини та зберігання насіння
При встановленні режимів переробки лісонасіннєвої сировини та зберігання насіння необхідно розглядати насіння як біологічну систему, що складається з двох основних частин – зародка та запасної поживної речовини. У живого насіння між зародком і запасною поживною речовиною відбувається постійний обмін речовин, інтенсивність якого в різний час і за різних умов неоднакова і залежить від багатьох факторів. Так, у момент збору лісонасіннєвої сировини, при досягненні насінням урожайної стиглості, вони перебувають у стані спокою, при цьому всі процеси життєдіяльності в насінні (споживання запасних поживних речовин зародком, дихання тощо) уповільнені, біологічна система насіння знаходиться в рівноважному стані , у стані спокою. Це забезпечує можливість добре зберегти посівні якості насіння до їх сівби в ґрунт. Однак цього можна досягти лише в тому випадку, якщо при збиранні та переробці лісонасіннєвої сировини та зберіганні насіння до їх посіву в розплідник або на лісокультурну площу, а також при транспортуванні їм будуть створені оптимальні умови, що забезпечують біологічній системі стан спокою. Отже, при збиранні та переробці лісонасіннєвої сировини та зберіганні насіння не можна допускати впливу на насіння різного роду джерел енергії та несприятливих факторів, що викликають виведення біологічної системи насіння з рівноважного стану та перехід у збуджений. У цьому випадку інтенсивність багатьох біологічних процесів у насінні значно посилюється, що насамперед проявляється у підвищенні інтенсивності дихання. Остання характеризує швидкість розпаду запаснихпоживних речовин та накопичення продуктів дихання в насінні, і таким чином впливає на їх посівні якості та термін зберігання (див. також: доставка дерева).
Біологічна система насіння, що знаходиться в спокої, може бути виведена з рівноважного стану і переведена в збуджувальний при підвищенні вологості насіння, впливі на них повними і змінними температурами, світловою енергією і т.п. Режими переробки лісонасіннєвої сировини та зберігання насіння повинні викликати мутацій (зміни спадковості) у живому організмі, а запасна поживна речовина насіння не повинна зазнавати будь-яких змін, що ведуть до втрати, навіть часткової здатності її переведення у форму, доступну для харчування зародка при проростанні насіння. Не можна допускати механічних пошкоджень насіння та розвитку мікробіологічних процесів, тому що при цьому зростає інтенсивність дихання, що говорить про виведення насіння зі стану спокою та посилене витрачання запасних поживних речовин. У насінні з механічно пошкодженою оболонкою різко посилюються обмінні процеси, внаслідок чого при зберіганні вони швидко втрачають здатність до проростання.
Крім того, травмоване насіння (посадковий матеріал), в результаті механічних пошкоджень, впливу високих температур та інших факторів, що викликають стресовий стан насіння, виділяють в навколишнє середовище фізіологічно активні газоподібні сполуки. Вони надають дистанційну інгібуючу дію на кондиційне насіння. Внаслідок цього при зберіганні травмованого насіння зі здоровим виникає безконтактно-дистанційна хемокомунікація між ними, що веде до зниження якості здорового насіння (В.І. Левін, 2004). Отже, при збиранні та переробці лісонасіннєвої сировини, знекрилювання та зберігання насіння необхідно добиватисявиключення травмування насіннєвого матеріалу, що використовується для посівних цілей.
Насіння хвойних порід у більшості випадків випадає з шишок внаслідок розкриття лусочок при їх висиханні. На цій властивості засновано вилучення в шишкосушарках насіння з шишок сосни звичайної, ялинки європейської та сибірської, модрини сибірської, Сукачова та даурської. Для розкриття лусочок шишок необхідне добре просушене повітря. Хоча підвищення температури сушіння шишок прискорює процес вилучення насіння, проте значне підвищення температури призводить до генетичних змін - наростання мутаційного процесу та зниження енергії проростання. Схожість насіння знижується повільніше, ніж генетичні зміни та енергія проростання (А.Р. Родін, Т.М. Оліференко, 1987).
Це пояснюється тим, що висока температура навколишнього середовища призводить до ущільнення запасної поживної речовини насіння та порушення обміну речовин. Внаслідок цього утрудняється робота ферментів при проростанні насіння, знижується енергія їх проростання, послаблюється зростання зародка - посадковий матеріал. Це підтверджується роботами Є.П. Заборовського, який встановив, що середня тривалість проростання насіння хвойних порід зростає з підвищенням температури нагрівання, що свідчить про уповільнення фізіологічних процесів у них. Надмірно висока температура навколишнього середовища при вилученні насіння з шишок негативно позначається на якості насіння при їх зберіганні. Ущільнена в цьому випадку запасна поживна речовина не може повною мірою і всім необхідним забезпечувати живий зародок, що покоїться, тривалий час, що веде до його ослаблення, а в окремих випадках і до загибелі. Крім того, частина відмерлих клітин запасної поживної речовини є сприятливим середовищем для розвитку бактерій та проростаннясуперечка грибів.
На якість насіння впливає не лише температура сушіння, а й вологість повітря та шишок. Поєднання високої температури з підвищеною вологістю шишок та повітря в сушильній камері має згубну дію на якість насіння. Так, при температурі 80 ° С і абсолютно сухому повітрі насіння сосни мають схожість 80 %, а при температурі 66 ° С і відносної вологості повітря 95 % те ж насіння повністю втрачає схожість. Швидкість сушіння шишок збільшується при їх обдуванні нагрітим повітрям, тому що в цьому випадку зростає тепло-і вологообмін між шишками та агентом сушіння.
Шишки, що надходять у сушильну камеру попередньо просушеними, розкриваються швидше, і насіння менше піддається негативному впливу високих температур. Отже, при вилученні насіння з шишок хвойних порід необхідно: систематично видаляти з камери сушіння вологе повітря і замінювати його сухішим; в камеру сушіння поміщати попередньо підсушені шишки; в перший період сушіння шишок повинна проходити при нижчих температурних режимах, а в подальшому при поступово підвищуються, але не вище передбаченого технічними умовами для цієї породи.
Тривалість збереження насінням їх життєздатності залежить від спадкових властивостей виду, вологості насіння, що закладається на зберігання, та умов довкілля (див. також: садовий центр). Так, насіння (посадковий матеріал) пологів Salix і Populus зберігає схожість лише кілька днів або тижнів. Протягом однієї зими зберігають схожість плоди дуба та бука. Життєздатність насіння ясена та липи зберігається 2. 3 роки. Довше зберігається повністю дозріле насіння, ніж недозріле. У процесі зберігання в насінні деревних і чагарникових порід, що є живими рослинними організмами, протягом усього їхжиття відбуваються складні біохімічні процеси. При цьому насіння не отримує харчування ззовні, а використовують готовий запас поживних речовин, накопичених материнською рослиною. Тому головним завданням для зберігання насіння є зниження до мінімуму інтенсивності біохімічних процесів, що дозволяє добре зберегти життєздатність насіння. Втрата життєздатності насіння відбувається внаслідок витрати запасних поживних речовин при диханні, дегенерації ензимів, накопичення отруйних продуктів життєдіяльності та поступового руйнування ядер ембріональних клітин, а також внаслідок впливу на насіння факторів зовнішнього середовища, які посилюють або уповільнюють біологічні процеси насіння.
При зберіганні насіння знаходиться під впливом багатьох факторів довкілля, але головними є вологість, температура та кисень повітря. Насіння має властивість гігроскопічності, тобто здатністю поглинати і віддавати воду, що знаходиться в пароподібному стані. Тому при тривалому зберіганні посівного матеріалу із зміною вологості навколишнього повітря змінюється і вологість насіння. Підсихання або зволоження насіння, яке зберігається у відкритій тарі, йде до тих пір, поки не встановиться рівновага між тиском парів води насіння та тиском парів повітря. Вологість насіння, що стала, при певній відносній вологості повітря і температури називають рівноважною вологістю. Вона залежить від вологості та температури повітря, хімічного складу насіння, їх стиглості. Насіння, зібране в ранній фазі стиглості, матиме в одних і тих же умовах більш високу вологість, ніж насіння, що повністю дозріло.
Вологість насіння, при якій у їх клітинах з'являється вільна вода (хімічно не пов'язана з молекулами органічних речовин і викликає різкий стрибок в інтенсивностідихання), називається критичною. З появою вільної води в насінні збільшується рухливість макромолекул білків, ліпідів та полісахаридів, тим самим запускається процес метаболізму. Тривалість життя насіння при зберіганні їх з вологістю нижче критичної буде значно більшою, ніж при зберіганні їх з вологістю вище критичної. У першому випадку насіння (посадковий матеріал) матиме мінімум вільної води, дихання їх буде знижено і всі процеси життєдіяльності, пов'язані з обміном речовин, проходитимуть уповільнено. У другому випадку процеси дихання будуть йти інтенсивно, що веде до швидкого зниження життєздатності насіння та скорочення тривалості їхнього життя.
Це наступним. Розрізняють два види дихання насіння - аеробне та анаеробне. При аеробному диханні насіння поглинають кисень з повітря та виділяють вуглекислий газ, воду та тепло. При анаеробному диханні насіння використовують кисень, що є в них, виділяють вуглекислий газ, етиловий спирт і тепло. У сухому насінні спостерігається переважно анаеробне дихання, але зі збільшенням їх вологості починає переважати аеробний процес, тому що в цьому випадку ферменти переходять в розчинний стан і інтенсивність дихання збільшується. У сухому насінні фітогормони знаходяться в основному у зв'язній неактивній формі, і тому у них низька здатність викликати гідроліз речовин. Дихання такого насіння відбувається за рахунок запасних речовин, що найбільш легко окислюються киснем. Життєві процеси при анаеробному диханні протікають дуже уповільнено, а тому забезпечується хороша безпека насіння і тривалий час зберігається їх життєздатність. На цьому ґрунтується зберігання насіння в герметично закритих судинах. Штучне припинення доступу повітря до насіння з підвищеною вологістюзменшує посилений процес дихання, а навпаки, прискорює загибель насіння. Тому насіння з підвищеною вологістю не можна зберігати у герметично закритій тарі.
При зберіганні посівного матеріалу в герметично закритих судинах вологість насіння підвищується тим значніше, що вона була спочатку. Дихання насіння значною мірою залежить від кількості води в них і може бути сповільнене шляхом їхнього зневоднення. Однак останнє допускається до певної межі, яка неоднакова у насіння різних видів рослин.
Вологість насіння (посадковий матеріал) впливає не тільки на їх дихання, але і на мікрофлору, що знаходиться на поверхні насіння. При тривалому зберіганні насіння шкідлива мікрофлора є однією з причин зниження здатності насіння до проростання, а отже, і скорочення тривалості їхнього життя. На сухому насінні мікроорганізми розвиваються слабше, ніж на сирому. Тому зниження вологості насіння при їх зберіганні послаблює життєдіяльність мікроорганізмів.
Інтенсивність дихання насіння залежить і від температурних умов зберігання насіннєвого матеріалу - зі зниженням температури інтенсивність дихання, а відтак і втрата сухої речовини насіння (рис. 6), знижуються, а також уповільнюється розмноження мікроорганізмів. За наявності поєднання підвищеної вологості та температури в процесі зберігання посівного матеріалу в насінні різко посилюються всі біологічні процеси та, зокрема, дихання (табл. 3). Це веде до втрати сухої речовини насіння і насамперед запасної поживної речовини, необхідної для проростання насіння і зростання сходів.
МАЛ. 6. ВПЛИВ УМОВ ЗБЕРІГАННЯ НАСІННЯ ЛИХАРКИ СИБІРСЬКОЇ В ГЕРМЕТИЧНО ЗАКРИТІ СУДИНКАХ НА ВТРАТУ СУХОЇ РЕЧОВИНИ ЗА РІК ЇХ ЗБЕРІГАННЯ (ЗА О.П.ВЕРХІВЦЕВУ)
При диханні насіння поглинає кисень, потреба в якому залежить від ступеня зволоження насіння, його біохімічного складу, видових особливостей рослини та анатомічної будови оболонки насіння. Вологе насіння споживає більшу кількість кисню, ніж сухе. Останні тривалий час можуть бути у просторі з обмеженим доступом кисню.
3. Інтенсивність дихання насіння модрини сибірської залежно від вологості насіння та температури зберігання (за Є.П. Верховцевим)